Чёрные дыры — главные источники энергии во Вселенной. Обычно они разгоняют частицы за счёт перегретой плазмы в аккреционном диске, но существует и более прямой механизм — процесс Пенроуза, впервые описанный Роджером Пенроузом в 1969 году. Он позволяет извлекать энергию из вращения самой дыры, уменьшая её массу. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Новое исследование, опубликованное на arXiv, рассматривает этот процесс в действии у сверхмассивной чёрной дыры Sgr A* в центре Млечного Пути. Вместо гипотетического космического корабля авторы предлагают нейтрон, который попадает в эргосферу — область, где вращение дыры увлекает пространство настолько сильно, что ему невозможно противостоять. Распадаясь на протон, электрон и нейтрино, нейтрон даёт протону энергетический импульс, а заряженные частицы взаимодействуют с магнитным полем — это называется магнитным процессом Пенроуза.
По оценкам команды, такой механизм способен разогнать протоны до энергии в петаэлектронвольты — в тысячу раз больше, чем у самых энергичных протонов в Большом адронном коллайдере. Вырвавшись почти со скоростью света, они сталкиваются с газом вокруг дыры и порождают интенсивные гамма-лучи с характерным спектром. Кроме того, процесс должен создавать и высокоэнергетичные нейтрино, что даёт астрономам мультимессенджерный сигнал.
Современные телескопы пока не способны уловить эти сигналы, но обновлённая обсерватория HAWC и новая версия нейтринной обсерватории IceCube в Антарктиде могут с ними справиться. Если это произойдёт, учёные впервые получат доказательство того, что чёрные дыры действительно могут терять массу.